JPH0315770A - インバータの故障診断装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はインバータの故障診断装置に関し、特に、その
パワートランジスタの短絡又は開放故障を診断するもの
に関する。

（従来の技術） 従来、インバータにおいては、例えば特開昭６２−２５
８９６５号公報に開示されるように、その瞬時過電流φ
限時過電流から保護する保護装置が付加される。そして
、この保護装置が作動した場合には、交流生成用のパワ
ートランジスタの短絡故障や、開放故障の有無をチェッ
クすることが行われる。

（発明が解決しようとする課題） しかるに、パワートランジスタの開放又は短絡故障の有
無のチェックは、作業者がテスタを用いて行っており、
サービス性が低い欠点があった。

また、パワートランジスタの開放故障時に飼御プリント
基板のみを交換した際には、この新しいプリント基板も
破壊させる恐れがある等の欠点があった。

本発明は斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目
的は、パワートランジスタの短絡又は開放故障を自動診
断することにより、その診断を正確に行うと共に、サー
ビス性の向上を図ることにある。

（課題を解決するための手段） 以上の目的を達成するため、本発明の請求項（１）に係
る発明では、第１図に示すように、上側及び下側の２個
のパワートランジスタで各相のアーム（ｕ）　，（ｖ）
　．　（ｖ）を構成する合計６個の交流生成用のパワー
トランジスタ（Ｔｒａ）〜（Ｔｒ４）の故障を診断する
インバータの故障診断装置を対象とする。そして、パワ
ートランジスタの短絡故障を診断する構成として、故障
診断時に各相アーム（ｕ）　，　（ｖ）　，　（ｗ）の
上側又は下側のパワートランジスタのみを全てＯＮ制御
する制御手段（４）と、各相アーム（Ｕ〉，（Ｖ）　．
　（ｖ）の前段の直流側に流れる電流を検出する電流検
出手段（３）と、上記制御手段（４）による制御時に上
記電流検出手段（３）が電流を検出したとき、短絡故障
と診断する短絡診断手段（１２）とを設ける構成として
いる。

また、請求項（′２Ｊに係る発明では、パワートランジ
スタの開放故障を診断する構成として、故障診断時に所
定の相のアーム（ｕ〉，（ｖ），（ｗ）の上側のパワー
トランジスタと他の相のアームの下側のパワートランジ
スタとをＯＮ制御する制御手段（４“〉と、各相アーム
（ｕ）　，（ｖ）　，（ｖ）の前段の直流側に流れる電
流を検出する電流検出手段（３）と、上記制御手段（ｌ
１〉による制御時に上記電流検出手段（３）が電流を検
出しないとき、開放故障と診断する開放診断手段（ｌ３
）とを設ける構成としている。

（作用） 上記の構成により、請求項（１）に係る発明では、制御
手段（４）により例えば上側のみの全パワートランジス
タがＯＮ制御された場合には、電流検出手段（３）が電
流を検出すれば、下側のパワートランジスタの全部又は
何れかの短絡故障と診断される。

また、請求項（２）に係る発明では、制御手段（４゜）
により例えばＵ相のアームの上側のパワートランジスタ
とＶ相のアームの下側のパワートランジスタとがＯＮ制
御された場合に、電流検出手段〈３）が電流を検出しな
ければ、開放診断手段（１３）により上記ＯＮされた２
個のうち双方又は一方のパワートランジスタの開放故障
と診断される。

その場合に、電流検出手段〈３）を過電流検出装置を利
用して構成すれば、付加する装置の点数が減り、構成の
簡易化及び低価格化を図ることができる。

また、故障診断により正常なパワートランジスタを壊す
ことも考えられるから、インバータに印加する直流電圧
の低い状況で故障診断すれば、正常なパワートランジス
タの破壊を防止できる。また、上記のように過電流検出
装置で電流検出手段を構成する場合に、パワートランジ
スタに過電流が通じて初めて故障診断が可能になり、こ
のため上記と同様に正常なパワートランジスタを壊すこ
ともあるから、故障診断時に上記過電流検出装置の過電
流検出の基準レベルを低く補正すれば、正常なパワート
ランジスタに流れる電流を小値に抑えることができ、そ
の破壊を防止することができる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基いて説明する。

第１図において、（１）はインバータ、（Ｔｒａ）　，
（Ｔｒｂ）　，　（Ｔｒｃ）　，　（Ｔｒｄ）　．　（
Ｔｒｅ）　，　（Ｔｒｆ）は任意周波数の交流電圧の生
成用の６個のパワートランジスタであって、（Ｔｒａ）
及び（Ｔｒｄ）によりＵ相のアーム（ｕ）を構成し、（
Ｔｒｂ）及び（Ｔｒｅ）によりＶ相のアーム（Ｖ）を構
成する。また、（Ｔｒｃ）及び（Ｔｒｆ）によりＷ相の
アーム（ν）を構成している。上記各相のアーム（Ｕ）
〜（Ｖ）の両パワートランジスタ間は、インバータ（１
）から出力される三相交流により回転駆動される空気調
和装置の圧縮機用のモータ（Ｍ）が接続されている。

また、Ｕ相のアーム（Ｕ）の前段には図示しないがダイ
オードブリッジよりなる整流回路が接続され、これによ
り整流された直流を各アームのパワートランジスタ（Ｔ
ｒａ）　〜（Ｔｒｆ）でＯＮ−ＯＦＦ制御する。

また、（４．４゜）は上記６個のパワートランジスタ（
Ｔｒａ）　〜（Ｔｒｆ’）をＯＮ−ＯＦＦ制御して圧縮
機用モータ（Ｍ）を回転数制御することにより空調能力
を制御するＣＰＵであって、空気調和装置の運転制御を
行うと共に、パワートランジスタ（Ｔｒａ）〜（Ｔｒｆ
）の短絡及び開放故障を診断するために、次表に示す診
断パターンが予め記憶されている。

以上の構成により、故障診断時に、上記短絡診断パター
ンに基いて各相アーム（Ｕ）〜（Ｖ）の上側又は下側の
パワートランジスタ（Ｔｒａ）〜（ＴｒＣ）又は（Ｔｒ
ｄ）〜（Ｔｒｆ’）のみを全てＯＮ制御する制御手段（
４）を構成していると共に、故障診断時に開放診断パタ
ーンに基いて所定の相のアームの上側のパワートランジ
スタと他の相のアームの下側のノくワートランジスタと
をＯＮ制御する制御手段（４゛）を構成している。

そして、Ｕ相のアーム（Ｕ）と整流回路との間には、（
−）端子側に短絡電流等の過電流を検出するための抵抗
（Ｒｓ）が配置されている。この抵抗（Ｒｓ　）に通じ
る瞬時過電流を検出する過電流検出装置をハードウェア
で構成したものを第２図に示す。

同図の過電流検出装置（故障診断部）（３）において、
抵抗（Ｒｓ）の両端に生じる電圧がコンバレータ（ＣＰ
）の（一〉端子に入力され、該コンバレータ（ＣＰ）の
（＋）端子には、２個の抵抗（Ｒｌ）　，　（Ｒ２）を
分圧して得られる過電流時に相当する基準電圧ＶＯが入
力されていて、抵抗（Ｒｓ　）の両端に生じる電圧が該
基準電圧Ｖｏ以上になると、該コンバレータ（ＣＰ）か
ら出力が発生してその出力側に接続したフォトカブラ（
ＰＩＩＣＡ　）の発光ダイオード（Ｄ）を発光させ、こ
の発光により過電流時を検出して、この検出時にインバ
ータ（１）の出力周波数を低下させたり、トリップ停止
させるように構成している。

そして、上記過電流検出装置（３）の瞬時過電流検出用
の抵抗（Ｒｓ）に流れる電流の検出により、パワートラ
ンジスタ（Ｔｒａ）〜（Ｔｒｆ）の故障診断時に各相ア
ーム（ｕ）〜（ｖ）の前段の直流側に流れる電流を検出
するようにした電流検出手段を兼用している。

上記コンパレータ（ＣＰ）において、基準電圧Ｖｏ生成
用の抵抗（Ｒ２）には、抵抗（Ｒ３）が並列に接続され
ていて、この抵抗（Ｒ３）にはフオトカブラ（ＰＨＣｓ
）のトランジスタ（Ｔｒ）が直列に接続されていて、故
障診断時に該トランジスタ（Ｔ『）をＯＮ動作させるこ
とにより、批抗（Ｒ３）を抵抗〈Ｒ２）に並列接続して
、過電流検出装置（５）の過電流の検出レベルとしての
コンパレータ（ＣＰ）の基準電圧ｖＯを低く補正するレ
ベル補正手段（６）を構成している。

次に、ＣＰＵ（制御手段）（４，４゜）による６個のパ
ワートランジスタ（Ｔｒａ）〜（Ｔｒｆ）の故障診断を
第３図の制御フローに基いて説明する。

第３図（イ）の制御フローから説明するに、ステップＳ
Ｉでモータ（Ｍ）の運転指令の有無を判別し、運転指令
があればステップＳ２でインバータ（１〉の整流回路に
電源を接続するよう主回路に電源を投入する。そして、
その後は、直流電圧がインバータ〈１〉の主回路に配置
する平滑コイル及び平滑コンデンサで定まる時定数で立
上るので、この直流電圧が予め設定した低い値にまで上
昇した時点で故障診断を行うべく、ステップＳ３で予め
上記主回路の時定数に応じて求めた設定電圧値になるま
でに要する経過時間Ｔ１をタイマで計測する。そして、
ステップＳ４でカウントアップすると、この時点でステ
ップＳ５で第２図のフオトカプラ（Ｐ｝ＩＣｓ　）をＯ
Ｎ制御するための検出レベル下げ信号を出力して、該コ
ンパレータ（ＣＰ）の基準電圧Ｖｏを低く補正するとと
もに、ステップＳ６で故障診断パターンの数ｎをカウン
タに設定して、ステップＳ７で上記表に基づくパワート
ランジスタ（Ｔｒａ）〜（Ｔｒｆ’）の短絡及び開放の
故障診断を行つＯ そして、ステップＳ８で短絡故障の診断時にフォトカブ
ラ（ＰＨＣＡ　）が作動した短絡故障時、又は開放故障
の診断時にフォトカプラ（ＰＨＣＡ　）が作動しない開
放故障時か否かを判別し、その故障時にはステップＳ９
でカウンタの値ｎを「１」だけ減算した後、ステップＳ
ｌｌｌでカウンタの値ｎを判別し、ｎ≠０の場合には次
の診断パターンでもって故障診断を行うべくステップＳ
７に戻るが、ｎ　−０の場合にはステップＳｌ＋でパワ
ートランジスタ（Ｔｒａ）〜Ｔｒｆ）の故陣時を伝送部
（ｌＯ）及び空気調和装置の室内制御部（１ｌ）を経て
リモコン装置（４）に表示する。

一方、ステップＳ８でパワートランジスタ（Ｔｒａ）〜
（Ｔｒｆ’）の正常時には、ステップＳ１２でパワート
ランジスタ（Ｔｒａ）〜（Ｔｒｆ’）の正常）と判断し
、ステップＳ１３でフォトカプラ（ＰＨＣｓ　）をＯＦ
Ｆ制御するよう検出レベル下げ信号の出力を停止して、
コンバレータ（ＣＰ）の基準電圧を元の値Ｖｏに戻して
、通常運転に移行する。

また、第３図（口）の制御フローは、上記過電流検出装
置（３）によりインバータ（１）に瞬時過電流が流れた
時を検出した場合にパワートランジスタ（Ｔｒａ）〜（
Ｔｒｆ’）の故障を診断するべく開始される。つまり、
ステップＳＴ＋でインバータ（１）を瞬時過電流から保
護すべく主回路から電源を切離す。その後、ステップＳ
Ｔ２で平滑コンデンサの端子電圧ＶＤＣを通常値Ｖｌと
比較し、ｖＤＣ≦Ｖ１になって初めてステップＳＴ３以
降で上記ステップＳ５以降と同様に、コンバレータ（ｃ
ｐ）の基準電圧Ｖｏを低く補正した状態でパワートラン
ジスタ（Ｔｒａ）〜（Ｔｒｆ’）の故障診断を行い、異
常時のみリモコン装置（５）に表示し、その結果、パワ
ートランジスタ（Ｔｒａ）〜（Ｔｒｌ’）の正常時には
通常運転に移行する。

よって、上記第３図（イ）の制御フローのステップＳ８
により、制御手段（４）による制御時に過電流検出装置
（３）が電流を検出すれば短絡故障と診断する短絡診断
手段（１２）を構成していると共に、制御手段（４゛）
による制御時に過電流検出装置（３）が電流を検出しな
いとき、開放故障と診断する開放診断手段（ｌ３）を構
成している。また、第３図（口〉の制御フローのステッ
プＳＴ２により、インバータ（１〉への直流印加電圧の
低い状況（つまりｖＤｃ≦ｖ１の状況）テ制御手段（４
）及ヒ（４゜）によるパワートランジスタ（Ｔｒａ）〜
（Ｔｒｆ）のＯＮ制御を許容するようにした診断時期制
限手段（ｉ４）を構成している。

したがって、上記実施例においては、第４図に示すよう
に、故障診断時には、上記表の短絡診断パターン■及び
■でもってパワートランジスタ（Ｔｒａ）〜（Ｔｒｙ’
）の短絡故障が順次診断されると共に、その後は上記表
の開放診断パターン■〜■でもって開放故障が順次診断
され、その結果が異常であった場合にリモコン装置（５
）に表示されるので、従来の如く作業者が逐次テスタを
用いて故障を診断する必要はなく、サービス性の向上を
図ることができる。

しかも、上記の故障診断時では、インバータ（ｌ）の直
流側を流れる電流を瞬時過電流検出用の抵抗（Ｒｓ　）
を用いて検出し、その電流の有無を過電流検出装置（３
）で検出しているので、故障検出用の電流検出手段を別
途に付加する必要がなく、構成を簡易にできると共に低
価格化を図ることができる。

さらに、上記の如く過電流検出装置（３）を用いた場合
には、過電流が流れて初めてパワートランジスタの故障
診断が可能となるので、正常なパワートランジスタ（Ｔ
ｒａ）〜（Ｔｒｆ）の破壊を招く危険性がある。しかし
、この場合には、過電流検出装置（３）のコンバレータ
（ＣＰ）の基！ｌＩ電圧Ｖｏが低く補正され、小値の電
流がインバータ（１）の直流側に流れればパワートラン
ジスタの短絡故障を判別でき、正常なパワートランジス
タ（Ｔｒａ）　＝（Ｔｒｆ）の破壊を防止できる。また
、インバータ（１）が瞬時過電流の流通に起因してトリ
ップ停止した後は、平滑コンデンサの端子電圧が正常値
以下に低下した後にパワートランジスタの故障診断を行
うので、上記と同様に正常なパワートランジスタ（Ｔｒ
ａ）〜（Ｔｒｆ’）の破壊を防止できる。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明のインバータの故障診断装
置によれば、パワートランジスタの短絡又は開放故障を
自動で検出するので、その故障診断を確実に行い得ると
共に、サービス性の向上を図ることができる。

特に、電流検出手段を既存の過電流検出装置で構成した
ので、その分、構成の簡易化及び低価格化を図ることが
できる。

さらに、インバータに印加される直流電圧が低い電圧値
の状態に限り故障診断を行なう構成、及び上記のように
電流検出手段を過電流検出装置で構成する場合にその過
電流検出レベルを低く捕正する構成としたので、正常な
パワートランジスタの破壊を防止しながら故障診断を行
うことができる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示し、第１図は全体構成を示す
電気回路図、第２図は過電流検出装置の電気回路図、第
３図は制御フローチャート図、第４図は作動説明図であ
る。 （１）・・・インバータ、（ｕ）〜（Ｖ）・・・アーム
、（Ｔｒａ）〜（Ｔｒｆ’）・・・パワートランジスタ
、（３）・・・過電流検出装置（過電流検出手段）　、
（Ｒｓ　）・・・瞬時過電流検出用抵抗、（４）　．　
（４゜）・・・ＣＰＵ（制御手段）、（６）・・・レベ
ル補正手段、（１２）・・・短絡診断手段、（ｉ３）・
・・開放診断手段、（ｌ４）・・・診断時期制限手段。 ばか２名 −５６０−

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）上側及び下側の２個のパワートランジスタで各相
   のアーム（ｕ）、（ｖ）、（ｗ）を構成する合計６個の
   交流生成用のパワートランジスタ（Ｔｒａ）〜（Ｔｒｆ
   ）の故障を診断するインバータの故障診断装置であって
   、故障診断時に各相アーム（ｕ）、（ｖ）、（ｗ）の上
   側又は下側のパワートランジスタのみを全てＯＮ制御す
   る制御手段（４）と、各相アーム（ｕ）、（ｖ）、（ｗ
   ）の前段の直流側に流れる電流を検出する電流検出手段
   （３）と、上記制御手段（４）による制御時に上記電流
   検出手段（３）が電流を検出したとき、短絡故障と診断
   する短絡診断手段（１２）とを備えたことを特徴とする
   インバータの故障診断装置。
2. （２）上側及び下側の２個のパワートランジスタで各相
   のアーム（ｕ）、（ｖ）、（ｗ）を構成する合計６個の
   交流生成用のパワートランジスタ（Ｔｒａ）〜（Ｔｒｆ
   ）の故障を診断するインバータの故障診断装置であって
   、故障診断時に所定の相のアームの上側のパワートラン
   ジスタと他の相のアームの下側のパワートランジスタと
   をＯＮ制御する制御手段（４’）と、各相アームの前段
   の直流側に流れる電流を検出する電流検出手段（３）と
   、上記制御手段（４’）による制御時に上記電流検出手
   段（３）が電流を検出しないとき、開放故障と診断する
   開放診断手段（１３）とを備えたことを特徴とするイン
   バータの故障診断装置。
3. （３）電流検出手段（３）は過電流検出装置で構成され
   ている請求項（１）記載のインバータの故障診断装置。
4. （４）電流検出手段（３）は過電流検出装置で構成され
   ている請求項（２）記載のインバータの故障診断装置。
5. （５）故障診断時に過電流検出装置（３）の過電流検出
   レベルを低く補正するレベル補正手段（６）を備えたこ
   とを特徴とする請求項（３）又は請求項（４）記載のイ
   ンバータの故障診断装置。
6. （６）インバータへの直流印加電圧の低い状況で制御手
   段（４、４’）によるパワートランジスタの制御を許容
   する診断時期制限手段（１４）を備えたことを特徴とす
   る請求項（１）、請求項（２）、請求項（３）、請求項
   （４）又は請求項（５）記載のインバータの故障診断装
   置。